نفوذ مخروط (CPT)

اولین نمونه از دستگاه CPT در کشور هلند ساخته شد که ساختاری کاملا مکانیکی داشت. به همین دلیل به دستگاه CPT از نوع مکانیکی “ Dutch cone” نیز گفته می‌شود. کلیات این آزمایش شامل نفوذ عضو مخروطی شکل مجهز به حسگرهایی درون خاک است. آزمایش CPT به دلیل عدم ایجاد دستخوردگی شدید در خاک و ارائه نتایج پیوسته از اهمیت بالایی برای مطالعه پارامترهای خاک‌های رسی نرم و ماسه‌ای ریز در مناطق ساحلی و سیلابی برخوردار است. انواع دستگاه‌های CPT با توجه به قابلیت‌ها و نحوه اعمال بار عبارتند از :

• CPT مکانیکی (Dutch Cone – Mechanical CPT) ، ثبت اطلاعات به صورت ناپیوسته در فواصل معین
• CPT الکتریکی، ثبت q_s و q_c به صورت پیوسته
• CPTU، ثبت q_s ، q_c و فشارآب حفره‌ای (U) به صورت پیوسته
• SCPTU، علاوه بر قابلیت‌های CPTU قابلیت ارسال و آنالیز موج برشی به داخل زمین را دارد

• سرعت بالای آزمایش CPT در انواع الکتریکی
• ثبت پیوسته اطلاعات لایه‌های خاک و عدم ایجاد دستخوردگی خاک
• با توجه به نتایج ارزشمند CPT، این آزمایش روشی اقتصادی برای مطالعه ساختگاه محسوب می‌شود
• کیفیت نتایج بدست آمده در انواع الکتریکی وابسته به دقت اپراتور دستگاه نیست
• آزمایش CPT از مبانی تئوریک قوی پیروی می‌کند
• دقت بیشتر نتایج CPT نسبت به SPT
• کارایی بالا در خاک‌های نرم

• CPT هیچگونه کاربردی در خاک‌های شنی، ماسه‌های درشت و رس‌های سفت ندارد
• محدودیت عمق نفوذ به ویژه در خاک‌های سخت
• نیاز به اپراتور ماهر و آموزش دیده
• امکان اخذ نمونه‌های آزمایشگاهی در این روش وجود ندارد
• برای انجام این آزمایش ماشین‌آلات سنگین مانند کامیون دارای حداقل وزن معادل ظرفیت دستگاه (حدود 20 تن) برای تامین نیروی عکس‌العمل جک هیدرولیکی و سیستم‌های کامپیوتری ثبت اطلاعات مورد نیاز است

• مجموعه‌ی مخروط، غلاف اصطکاکی و میله‌های رانش توسط جک هیدرولیکی با سرعت ثابت (10~20) متر بر ثانیه به داخل زمین رانده می‌شوند
• ثبت پیوسته نتایج توسط سیستم‌های کامپیوتری متصل به ابزاردقیق‌های الکترونیکی نصب شده در نوک، جدار و فیلترها انجام می‌شود
• در طی انجام آزمایش برای پیشروی و افزایش عمق نفوذ، میله‌های رانش به یکدیگر متصل می‌شوند.
• با توجه به ثبت اطلاعات به صورت پیوسته، در اجرای آزمایش CPT نباید وقفه‌ای رخ دهد. حداکثر زمان وقفه درانجام آزمایش ناشی از عواملی مانند برخورد به موانع و یا افزایش طول میله‌های رانش 10 دقیقه است.
• آزمایش CPT تا حد امکان باید در راستای قائم انجام شود. بر همین اساس در طول انجام آزمایش باید میزان انحراف محور میله‌های رانش از راستای قائم توسط شیب سنج (Inclinometer) دستگاه کنترل شود. حداکثر میزان مجاز انحراف میله‌های رانش نسبت به راستای قائم 2 درصد است.
• نفوذ مخروط باید بدون ارتعاش، پیچش و یا دوران صورت گیرد

• طبقه‌بندی نسبی و تقریبی خاک
• تعیین عمق سنگ یا لایه‌ی مقاوم بستر ساختگاه با سرعت و دقت بالا
• بررسی زیر سطحی خاک‌های رسی و ماسه‌ای ریز در مناطق ساحلی، سیلابی و دلتاها
• تخمین و محاسبه‌ی مدول الاستیسیته (E) و مدول برشی (G) خاک
• تخمین و محاسبه‌ی زاویه اصطکاک خاک (ɸ)
• تعیین مقاومت برشی زه‌کشی نشده خاک‌های چسبنده
• تعیین و تخمین دانسیته نسبی ماسه (D_r)
• ارزیابی پتانسیل روانگرایی
• تعیین ظرفیت باربری و طراحی پی‌های عمیق

• ASTM D3441، استاندارد نوع مکانیکی
• ASTM D5778، استاندارد انواع الکتریکی
• سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، نشریه شماره (۲۸۵ – الف)، روش انجام آزمایش نفوذ مخروط شبه ایستا (CPT)